新生儿脑损伤生物标志物研究进展

张 琦，姜 泓，冯慧玲

(延安大学附属医院新生儿科，陕西 延安 716000)

近年来，随着医学的进步和新生儿护理的不断发展，危重新生儿的救治水平明显提高；但是，存活患儿中遗留的各种后遗症也随之增加，严重影响患儿身心发育，加重患儿家庭和社会负担。据统计，新生儿缺氧缺血性脑损伤发病率在高收入国家约为1.6‰，在低收入国家约为14.9‰[1]。我国的一项调查显示，与1990年相比，2010年新生儿疾病年龄标化死亡率中位百分率下降约64.5%，但<5岁组新生儿脑损伤是死因别研究的231种病因百分位数的第5位，对不同日龄新生儿脑损伤死亡和疾病负担情况调查显示，0～6 d组仍是疾病死亡和疾病负担较重的年龄组，提示脑损伤仍是新生儿死亡和残疾的重要原因[2]。

新生儿脑损伤是指由于产前、产时或出生后各种原因引起的脑组织病理性损害，包括窒息、缺氧缺血性脑病(hypoxic ischemic encephalopathy,HIE)、脑梗死、脑室周围白质软化、颅内出血及宫内发育迟缓所致脑损害等。严重脑损伤可导致脑性瘫痪、精神发育迟滞、听力和视力损害、认知障碍等神经系统后遗症[3]，是新生儿近期死亡和远期致残的重要原因之一。目前，新生儿脑损伤的诊断和预后评估主要依据病史、临床表现、电生理及影像学检查，但大部分新生儿脑损伤的早期临床症状不典型，影像学检查存在滞后性和局限性，因此，寻找早期新生儿脑损伤的生物标志物是当前的研究热点。当临床和影像学征象尚未表现或未被发现时，生物标志物可以提供有用的诊断及预后相关信息，有利于早期明确诊断并判断预后，制定相应的治疗策略，改善患儿预后[4]。本文对新生儿脑损伤生物标志物的研究进展进行综述。

1 泛素羧基末端水解酶L-1(ubiquitin c-terminal hydrolase-1,UCH-L1)

UCH-L1也被称为神经元特异性蛋白基因产物9.5，是一种富集于神经元的蛋白质，主要集中于神经元的核周体和树突，其除了去泛素化作用外，还具有泛素连接酶和稳定细胞内泛素单体的功能。UCH-L1通过泛素相关途径调节细胞的增生、分化和凋亡，并可能参与相关的神经退行性疾病、肿瘤等的发生和发展过程[5]。动物实验表明，急性脑损伤发生后，大鼠脑脊液和血清中UCH-L1水平均显著升高，提示UCH-L1可能是一种脑损伤生物标志物[6-7]。DOUGLAS-ESCOBAR等[8]研究发现，HIE患儿血清UCH-L1水平高于健康新生儿，且与10 min Apgar评分相关；并发现HIE患儿脐血血清UCH-L1水平明显高于健康新生儿，且出生6 h内血清UCH-L1水平即升高，并与大脑皮质损伤、运动及认知发育结局相关[9]。蒋曙红等[10]研究发现，亚低温治疗前中、重度HIE患儿血清UCH-L1水平显著高于轻度HIE患儿，亚低温治疗后中、重度HIE患儿血清UCH-L1 水平显著低于治疗前，考虑是亚低温治疗改善了神经元细胞破坏的程度，使神经元释放UCH-L1减少。黄玮玲等[11]分析了130例早产儿出生6、72 h时血清UCH-L1水平，发现脑损伤组早产儿血清UCH-L1水平高于无脑损伤组，重度脑室周围-脑室内出血组及重度脑白质损伤组早产儿血清UCH-L1水平均明显高于轻度组。LEE等[12]研究发现，在接受心脏外科手术的新生儿中，深度低温循环阻滞组患儿血清UCH-L1水平迅速升高，提示UCH-L1可能是急性脑损伤标志物。由此认为，血清UCH-L1有望成为新生儿脑损伤早期诊断、疗效评估及预后判断的指标。

2 胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)

GFAP是在中枢神经系统星形胶质细胞中发现的一种中间丝蛋白，是星形胶质细胞分化的特异性标志物，仅在胶质细胞死亡后才释放到血液中，这使它成为新生儿脑损伤的理想血液标志物[13]。ENNEN等[14]通过分析亚低温治疗后脑损伤患儿的血清GFAP水平发现，与头颅磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)表现正常的HIE新生儿相比，有异常头颅MRI表现的HIE新生儿出生第1周血清GFAP水平升高，其结果与MASSARO等[15]的研究结果基本一致，即亚低温治疗24 h后，HIE新生儿血清GFAP升高可能预示着严重异常的MRI表现或新生儿死亡。DOUGLAS-ESCOBAR等[9]研究表明，HIE患儿脐血血清GFAP水平明显高于健康新生儿，且出生96 h内血清GFAP水平变化能够预测运动发育结果、基底神经节及脑白质损伤。蒋曙红等[10]研究发现，亚低温治疗前中、重度HIE患儿血清GFAP水平高于轻度HIE 组，但治疗后中、重度HIE患儿血清GFAP水平仍高于治疗前，考虑可能与星形胶质细胞受各种炎症细胞因子刺激而处于活跃状态有关；另外，出生后15～18 个月随访发现，神经发育不良的HIE患儿血清GFAP水平高于预后良好的患儿。CHALAK等[16]研究显示，出生时血清GFAP水平随HIE严重程度加重而升高。以上各项研究提示，血清 GFAP不仅能够反映亚低温治疗后脑细胞变化，还能反映HIE的严重程度及神经系统预后情况，高水平的血清GFAP可能预示着新生儿脑损伤预后不良。

3 Tau 蛋白

Tau蛋白是一种微管相关蛋白，其主要生物学功能是促进微管组装和维持先前形成的微管。正常状态下Tau蛋白有一定程度磷酸化，即磷酸化Tau蛋白，多种因素可引发Tau蛋白过度磷酸化，Tau蛋白过度磷酸化会降低Tau蛋白与微管的亲和力，使Tau蛋白从微管上解离，引起微管功能紊乱，进而导致神经细胞死亡[17]。以往Tau蛋白的相关研究主要集中在神经退行性疾病方面[18-22]，但近年来有研究发现Tau蛋白与新生儿脑损伤相关。TAKAHASHI等[23]比较了19例窒息新生儿与19名健康新生儿出生0、3、7 d时血清Tau蛋白水平发现，窒息新生儿出生3、7 d时血清Tau蛋白水平高于健康新生儿。SALAMA等[24]研究发现，小鼠Tau蛋白发生异常聚集，提示Tau蛋白可作为窒息事件发生后的预后生物标志物。MASSARO等[25]研究发现，HIE患儿出生后24 h内血浆Tau蛋白水平升高与头颅MRI显示的脑损伤加重有关，与1 a后Albert婴儿运动量表(AIMS)和Warner初始发育评估(WIDEA)结果呈负相关。卢雨欣等[26]分析了68例HIE新生儿和16例非HIE新生儿0、3、5、7、14 d时血清Tau蛋白水平，观察到HIE新生儿血清Tau蛋白水平呈先升高后降低变化趋势，并于5～7 d达峰值，此后开始下降，但14 d时仍处于较高水平；非HIE新生儿出生后3 d较1 d稍有上升，但差异无统计学意义，且很快下降至较低水平；在各检测时间点，非HIE新生儿血清Tau蛋白水平均显著低于HIE新生儿，重度HIE新生儿血清Tau蛋白水平高于中度和轻度HIE新生儿，中度HIE新生儿血清Tau蛋白水平高于轻度HIE新生儿；1 a随访期内，预后不良患儿血清Tau蛋白水平显著高于预后良好患儿。以上研究表明，血清/血浆Tau蛋白可以作为反映新生儿窒息及HIE严重程度的标志物，持续较高的血清/血浆Tau蛋白水平可能预示不良的神经系统发育结局。

4 激活素A

激活素A是一种多功能细胞因子，具有抗炎活性，在组织损伤及炎症修复中具有重要作用，能有效抑制脑损伤后因缺血再灌注导致的过度炎症反应。激活素A、激活素A受体及结合蛋白广泛分布于整个大脑。利用急性脑损伤模型进行的研究表明，激活素A表达增强是对多种来源的急性神经元损伤(如缺氧/缺血损伤、机械刺激和化学损伤等)的一种常见反应，随后的实验研究表明，激活素A对神经元的恢复具有重要作用。由于激活素A的诱导发生在脑损伤早期，其有可能作为脑损伤存在、部位和程度判定的潜在生物化学指标[27]。FLORIO等[28]对35例足月窒息新生儿与70例健康新生儿的血清激活素A水平进行比较发现，在出现相关症状之前，HIE足月窒息新生儿血清激活素A水平呈上升趋势。FIALA等[29]检测了24例围生期缺氧患儿和34例健康新生儿脐血激活素A水平，发现缺氧患儿脐血血清激活素A水平显著高于健康新生儿。李力敏等[30]对60例绒毛膜羊膜炎母亲所生的新生儿(26例脑损伤和34例非脑损伤)与20例同期健康母亲所生新生儿(对照组)的研究发现，脑损伤新生儿脐血血清激活素A水平高于非脑损伤组和对照组新生儿，且随着脑损伤程度的加重，激活素A水平进一步升高，提示血清激活素A水平可以反映缺氧窒息的严重程度，且对具有宫内感染风险的新生儿脑损伤的早期诊断也有一定意义。

5 S100β蛋白

S100β蛋白是在神经胶质细胞和中枢神经系统特定神经元群中发现的一种酸性钙结合蛋白，当神经组织受损时，S100β蛋白就会从坏死的细胞中释放至脑脊液中，并通过血脑脊液进入血液循环系统，因此，测定血清S100β蛋白水平在一定程度上能够反映中枢神经系统受损情况。多项研究表明，脑脊液、血液及尿液中S100β蛋白水平与新生儿脑损伤相关[31-35]。脑损伤发生时，脑脊液S100β蛋白水平首先升高，血液次之，由于S100β蛋白主要经过肾脏排泄，所以尿S100β蛋白含量也会升高[36]。ROKA等[37]研究发现，亚低温治疗组(13例)和非亚低温治疗组(11例)HIE患儿的血清S100β蛋白值均随时间下降，与非亚低温治疗组相比，亚低温治疗组HIE患儿血清S100β蛋白值较低，死亡或发生严重神经功能障碍的HIE患儿血清S100β蛋白则显著升高。ALSHWEKI等[38]对31例接受亚低温治疗的中、重度HIE新生儿进行了为期5 a的前瞻性观察性研究发现，预后不良组患儿出生第1、2天的尿S100β蛋白水平均显著升高，且明显高于预后良好组新生儿，提示新生儿出生后最初几天尿S100β蛋白水平可以预测新生儿死亡和接受亚低温治疗的窒息新生儿的短期预后。ZAIGHAM等[39]对13例后来诊断为Ⅱ、Ⅲ期HIE的新生儿出生时的脐带血样本进行S100β蛋白分析，并与21例健康新生儿进行了比较，结果显示，Ⅱ、Ⅲ期HIE新生儿出生时脐带血血清S100β蛋白水平升高，表明窒息新生儿在出生后数小时内发展为中、重度HIE时，脐带血血清S100β蛋白水平已经升高，S100β水平与脑损伤的严重程度及发展为永久性后遗症的风险有关。由上述研究可知，体液S100β蛋白水平在新生儿脑损伤尤其是HIE的严重程度分级、治疗效果及预后评估中均有一定的参考价值。

6 嗜中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin,NGAL)

NGAL是脂质运载蛋白的一种，最初是在激活的中性粒细胞中被发现的一种小相对分子质量分泌性蛋白。研究表明，NGAL是诊断急性肾损伤和早期糖尿病肾病的有效标志物之一[40-42]。近年来研究显示，脐血NGAL水平与围生期缺氧相关。FIALA等[43]研究发现，围生期缺氧新生儿脐血激活素A和NGAL水平显著高于健康新生儿，提示脐血血清NGAL可能是一种更好的围生期缺氧指标。KISIEL等[44]研究发现，脐血NGAL水平与外周血NGAL水平呈正相关，有胎儿窘迫和感染的新生儿脐带血NGAL水平明显高于有其他围生儿危险因素(包括孕母患糖尿病、高血压、贫血等妊娠期合并症及孕期服用抗生素、非甾体类消炎药、降压药、糖皮质激素等)的新生儿。总之，血清NGAL水平与新生儿脑损伤可能存在一定关系，尤其是缺氧窒息新生儿，脐血及外周血血清NGAL水平升高有可能为脑损伤早期诊断提供依据。

7 血浆型凝溶胶蛋白(plasma gelsolin,pGSN)

凝溶胶蛋白(gelsolin,GSN)是一种钙依赖性肌动蛋白调节蛋白，在机体内普遍存在。GSN不仅能在重组的肌动蛋白细丝中发挥作用，而且在细胞运动、细胞凋亡等细胞活动中发挥重要作用。GSN有2种亚型，即pGSN和细胞质型GSN(cytoplasmic GSN,cGSN)，它们在淀粉样变性、炎症、肿瘤、心血管疾病、阿茨海默病及肾脏疾病中均起着重要的作用[45]。早期pGSN水平降低与成人蛛网膜下腔出血相关[46]，另外，在创伤性脑损伤患者中也观察到类似的结果，在脑损伤发生后第7天，pGSN水平下降，且pGSN水平降低与预后较差有关，pGSN已被建议用作创伤性脑损伤后死亡的预测指标[47]。YILDIRIM等[48]研究发现，GSN水平升高可能与缺血性脑损伤后的神经保护相关。KOSE等[49]研究发现，pGSN水平与呼吸窘迫综合征、支气管肺发育不良及早产儿视网膜病变有关，出生后第1个月pGSN水平降低可能与早产儿预后不良有关。BENAVENTE-FERNANDEZ等[50]对55例新生儿(16例非HIE新生儿，16例轻度和23例中、重度HIE新生儿)出生时、亚低温治疗后6、24、72 h以及复温后24 h pGSN水平进行了监测，结果显示，与非HIE新生儿相比，HIE新生儿pGSN水平降低，中、重度HIE新生儿pGSN水平降低尤为明显。上述研究表明，pGSN水平与脑损伤严重程度呈负相关，可能对脑损伤严重程度分级和预后评估有一定的价值。

8 神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase,NSE)

NSE是参与糖酵解途径的烯醇化酶中的一种，主要存在于神经组织和神经内分泌组织。正常情况下，健康人体液中NSE含量甚微。当脑组织受损导致神经元损伤坏死时，完整的细胞膜被破坏，NSE难以结合肌动蛋白而最终通过血脑屏障进入外周血，是反映神经元损伤或坏死程度的特异性指标[51]。CELTIK等[52]对43例HIE新生儿、29例有羊水污染史但体格检查正常及30例健康新生儿进行了研究，发现HIE新生儿血清NSE水平明显高于羊水污染患儿组和健康新生儿组，Ⅲ期HIE患儿的血清NSE水平明显高于Ⅰ期和Ⅱ期HIE患儿。随后，定期采用脑电图、计算机断层扫描和丹佛发展筛选试验II进行动态随访，得出血清NSE对中、重度HIE预测的敏感度为79%，特异度为70%，对预后不良预测的敏感度为84%，特异度为70%，由此可见，血清NSE水平对预后不良的预测能力似乎优于对HIE严重程度的判断。裘艳梅等[53]研究发现，出生第1天和第7天脑损伤早产儿血清NSE水平均明显高于无脑损伤早产儿，考虑NSE对早产儿脑损伤的早期诊断有一定价值。ROKA等[37]研究显示，窒息新生儿血清NSE水平升高，死亡或有严重残疾的患儿血清NSE水平升高更显著。KELEN等[54]研究发现，与预后良好的窒息患儿相比，预后较差的窒息患儿出生后早期NSE水平明显升高，结合2岁时患儿神经发育评估结果，认为出生后早期血清NSE水平是脑损伤严重程度及预后评估的潜在生物标志物。然而，值得注意的是，NSE在血小板和红细胞中也有表达，血清NSE水平亦与溶血程度相关，但此相关性仅维持较短时间，因此，在决定是否检测NSE水平前应先评估溶血指标，如游离血红蛋白水平等[55]。

9 乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)

LDH存在于所有细胞和组织中，包括肌肉、肝脏和大脑等，并通过细胞损伤释放入血液。当器官功能因窒息而受损时，血浆LDH水平突然升高，因此，血浆LDH水平可反映缺氧性损伤的严重程度[56]。KARLSSON等[57]对246例有宫内窘迫病史(41例HIE、201例非HIE)的新生儿出生后12 h内血清LDH水平进行了检测，结果显示，与非HIE新生儿相比，HIE新生儿血清LDH水平明显升高，且与HIE的严重程度呈正相关；使用受试者工作特征曲线分析后得出，血清LDH为1 049 U·L-1是最好的预测HIE(敏感性100%，特异性100%)的临界值，推断血清LDH水平对HIE严重程度分级和预后具有良好的预测作用。MEHTA等[58]通过分析60例新生儿(30例HIE及30例非HIE新生儿)出生后12 h内唾液LDH水平发现，HIE新生儿唾液中LDH水平显著高于非HIE新生儿，认为测定新生儿出生窒息时唾液中LDH水平能够为早期准确地诊断HIE提供参考。YUM等[56]研究结果显示，无中央灰质病变的HIE患儿出生后1 d血清LDH较高，有中央灰质病变的HIE患儿出生后3 d血清LDH水平显著升高，提示出生后3 d内血清LDH水平变化与大脑中央灰质病变有关，且出生后7 d内头颅MRI显示的缺氧缺血病变预示着HIE患儿神经发育不良。因此，LDH是一个潜在有用且易于检测的指标，已经被广泛应用于脑损伤的早期诊断及预后评估。

10 其他脑损伤生物标志物

脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)是一种具有神经营养作用的蛋白质，主要分布于神经元和星形胶质细胞。当脑组织缺血缺氧时可通过抗凋亡作用促进神经细胞生存，减轻脑损伤。MASSARO等[25]研究发现，HIE患儿出生后5 d血浆BDNP水平越高，1 d后头颅MRI显示的脑损伤程度越轻，运动功能改善的程度越大。提示血浆BDNP可以作为神经修复及脑损伤预后的标志物。

髓磷脂碱性蛋白(myelin basic protein，MBP)是一种强碱性膜蛋白，位于髓鞘浆膜面，可维持中枢神经系统髓鞘结构和功能的稳定，具有良好的神经组织特异性。孟卫霞等[59]研究表明，HIE患儿血清MBP水平较健康新生儿明显升高，且随着病情加重，MBP水平变化更为显著，说明血清BNP水平与HIE的发生密切相关；且随着缺氧缺血程度加重，患儿髓鞘的损伤越严重，MBP水平升高越明显，认为血清BNP水平对HIE患儿脑损伤严重程度的判断具有重要参考依据。

白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)主要是由T细胞和巨噬细胞产生的炎症细胞因子，在中枢神经系统内IL-6 主要由神经胶质细胞合成和分泌，缺氧缺血性脑损伤可引起该炎性介质释放[60-61]。有研究显示，脐血血清IL-6水平与HIE的严重程度以及患儿2岁时的神经发育结局显著相关[62-63]。虽然IL-6 检测方法简单易行，但IL-6特异性较低，表达水平易受到多种因素干扰，故尚未将其作为新生儿脑损伤诊断和严重程度分级的生物标志物而常规应用于临床。

11 小结

在众多的脑损伤生物标志物中，S100β蛋白、NSE、LDH已经被众多临床工作者采纳，尤其是NSE、LDH水平监测，开展的更早，技术更为成熟。近年来，越来越多的医生开始将S100β蛋白应用于脑损伤的临床评估。UCH-L1、GFAP、Tau蛋白、激活素A、NGAL和pGSN等其他生物标志物目前尚处于研究阶段，有待取得重大进展。理想的生物标志物应该能在有脑损伤高风险的患儿中被早期识别且具有较高的敏感度。尽早诊断可能会获得更大的治疗窗口，并改善脑损伤新生儿的预后[4]。鉴于新生儿脑损伤发生的原因和症状变化，单个生物标志物不太可能准确地提供早期诊断及预后信息，因此，更有可能需要2种甚至一组生物标志物，例如UCH-L1和GFAP作为一种组合已被美国食品药品监督管理局批准应用于成人创伤性脑损伤的早期诊断，也被越来越多的研究者用于新生儿脑损伤研究。虽然新生儿脑损伤理想的生物标志物尚未被确定，但就目前的各种研究结果来看，前景依然广阔。